Chimica

Struttura del solfuro di rame, proprietà, usi

Struttura del solfuro di rame, proprietà, usi

Lui Solfuro di rame È una famiglia di composti inorganici la cui formula chimica generale è CuXSE. Sì X È più grande di E Significa che questo solfuro è più ricco nel rame che nello zolfo; E se al contrario, X È più piccolo di E, Quindi il solfuro è più ricco di zolfo che nel rame.

In natura, numerosi minerali che rappresentano le fonti naturali di questo composto predominano. Quasi tutti sono più ricchi di rame che in zolfo e la loro composizione è espressa e semplificata dalla formula conXS; Qui X Puoi anche prendere valori frazionari, indicativi di un solido stechiometrico (CU1.75S, per esempio).

Un campione di minerale di covellita, una delle tante fonti naturali di solfuro di rame. Fonte: James St. John [cc per 2.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by/2.0)]

Sebbene nello stato elementare lo zolfo sia giallo, i suoi composti derivati ​​sembrano colori scuri; Tale si verifica anche con solfuro di rame. Tuttavia, il minerale Covelita (immagine superiore), che è principalmente composta da CUS, presenta glitter di metallo e un'iridescenza bluastra.

Possono essere preparati da diverse sorgenti di rame e zolfo, usando diverse tecniche e variando i parametri di sintesi. Quindi, puoi ottenere nanoparticelle di CUS con morfologie interessanti.

[TOC]

Struttura del solfuro di rame

Link

Questo composto ha l'aspetto di essere cristallini, quindi puoi immediatamente pensare che sia composto da culi+ (Rame monovalente), Cu2+ (Rame bivalente), s2- E, anche, s2- e s22- (anioni disulfuri), che interagiscono attraverso forze elettrostatiche o legame ionico.

Tuttavia, esiste un leggero carattere covalente tra Cu e S, e quindi il collegamento Cu-S non può essere escluso. Da questo ragionamento, la struttura cristallina del CUS (e quella di tutti i suoi solidi derivati) inizia a differire da quelli trovati o caratterizzati per altri composti ionici o covalenti.

In altre parole, non si può parlare di ioni puri, ma che nel mezzo delle sue attrazioni (cation-anion) c'è una leggera sovrapposizione dei suoi orbitali esterni (condivisione di elettroni).

Coordinati nella Covelita

Struttura cristallina della Covellita. Fonte: Benjah-BMM27 [dominio pubblico].

Detto detto quanto sopra, la struttura cristallina della covelite è mostrata nell'immagine. È costituito da cristalli esagonali (definiti dai parametri delle loro celle unitarie), in cui gli ioni si legano e guidano in diverse coordinazioni; Questi sono, con un numero vario di vicini vicini.

Può servirti: tipo di collegamento di 02

Nell'immagine, gli ioni di rame sono rappresentati con sfere rosa, mentre lo zolfo con sfere gialle.

Concentrando l'attenzione prima su sfere rosa, si noterà che alcuni sono circondati da tre sfere gialle (coordinazione piatta trigonale) e altri per quattro (coordinazione tetraedrica).

Il primo tipo di rame, trigonale, può essere identificato nei piani perpendicolari alle facce esagonali che danno verso il lettore, in cui sono a loro volta il secondo tipo di carbonio, tetraedrico.

Partecipando ora alle sfere gialle, alcuni hanno cinque sfere rosa (coordinazione bipiramidale trigonale) e altre tre e una sfera gialla (di nuovo, coordinazione tetraedrica); In quest'ultimo è prima dell'anione disolfuro, che può essere visualizzato e all'interno della stessa struttura della covelite:

Coordinamento tetraedrico dell'anione disolfuro nella covellita. Fonte: Benjah-BMM27 [dominio pubblico].

Formula alternativa

Ci sono quindi culi2+, Cu+, S2- e s22-. Tuttavia, studi condotti con la spettroscopia fotoelettronica XPS (XPS), sottolineano che tutto il rame è come i cationi Cu+; E quindi, la formula CUS iniziale è espressa "meglio" come (Cu+)3(S2−) (S2)-.

Si noti che la relazione Cu: s per la formula precedente continua ad essere 1 e anche i carichi vengono annullati.

Altri cristalli

Un solfuro di rame può adottare cristalli ortorrombici, come nel polimorfo, γ-Cu2S, della calcocita; cubico, come in un altro polimorfo di calcocite, α-Cu2S; Tetragonale, nel minerale Anilita, Cu1.75S; Monoclinico, nella Djurleita, Cu1.96S, tra gli altri.

Per ogni vetro definito c'è un minerale e, a sua volta, ogni minerale ha le sue caratteristiche e proprietà.

Proprietà

Generale

Le proprietà del solfuro di rame sono soggette alla relazione dei loro solidi. Ad esempio, quelli che presentano anioni S22- Hanno strutture esagonali e possono essere semiconduttori o conduttori metallici.

Può servirti: fosfato di potassio (K3PO4): struttura, proprietà, usi

Se d'altra parte il contenuto di zolfo è costituito da anioni2-, I solfuri si comportano come semiconduttori e presentano anche conduttività ioniche ad alte temperature. Questo perché i loro ioni iniziano a vibrare e si muovono all'interno dei cristalli, trasportando così cariche elettriche.

Otticamente, sebbene dipenda anche dalla sua composizione di rame e zolfo, i solfuri possono o non possono assorbire le radiazioni nella regione a infrarossi dello spettro elettromagnetico. Queste proprietà ottiche ed elettriche creano potenziali materiali da implementare in diversi dispositivi.

Un'altra variabile da considerare, oltre alla relazione Cu: s, è la dimensione dei cristalli. Non solo si tratta di più solfuri di rame "zolfo" o "rame", ma le dimensioni dei loro cristalli conferiscono un effetto impreciso sulle loro proprietà; Pertanto, gli scienziati sono ansiosi di studiare e cercare applicazioni per le nanoparticelle CUXSE.

Covelita

Ogni solfuro minerale o di rame ha proprietà uniche. Tuttavia, di tutti loro la covelita è il più interessante da un punto di vista strutturale ed estetico (a causa della sua iridescenza e dei toni blu). Pertanto, alcune delle sue proprietà sono menzionate di seguito.

Massa molare

95.611 g/mol.

Densità

4,76 g/ml.

Punto di fusione

500ºC; Ma si rompe.

Solubilità dell'acqua

3.3 · 10-5 G/100 ml a 18 ° C.

Applicazioni

Nanoparticelle in medicina

Non solo varia la dimensione delle particelle fino a raggiungere. Pertanto, il solfuro di rame può formare nanosfere, aste, piastre, film sottili, gabbie, cavi o tubi.

Queste particelle e le loro morfologie attraenti acquisiscono applicazioni individuali in diverse terre della medicina.

Ad esempio, nanojalas o sfere vuote possono fungere da trasportatori di droghe all'interno del corpo. Le nanosfera sono state utilizzate, supportate da vetro di carbonio e nanotubi di carbonio, per fungere da rilevatori di glucosio; così come i loro aggregati sono sensibili ai rilevamenti di biomolecole come il DNA.

Può servirti: 6 indicatori di pH naturale e le loro caratteristiche

I nanotubi CUS superano le nanosfere nel rilevamento del glucosio. Oltre a queste biomolecole, gli immunosensori sono stati progettati da sottili film di CUS e alcuni supporti per il rilevamento patogeno.

I nanocristalli e gli aggregati amorfi di CUS possono persino causare apoptosi delle cellule tumorali, senza causare danni alle cellule sane.

Nanoscienza

Nella sottosezione anteriore si diceva che le loro nanoparticelle facevano parte di biosensori e elettrodi. Oltre a tali usi, scienziati e tecnici hanno anche sfruttato le loro proprietà per progettare celle solari, condensatori, batterie al litio e catalizzatori per reazioni organiche molto specifiche; elementi indispensabili in nanoscienze.

Vale anche la pena ricordare che quando sono supportati su carbonio attivo, il set NPCUS-CA (CA: carbonio attivo e NP: nanoparticelle) si è dimostrato come un rimozione di coloranti dannosi per l'uomo e, pertanto, funziona come purificatore di fonti da fonti di acqua che assorbono molecole indesiderate.

Riferimenti

  1. SHIVER & ATKINS. (2008). Chimica inorganica. (Quarta edizione). Mc Graw Hill.
  2. Wikipedia. (2019). Solfuro di rame. Recuperato da: in.Wikipedia.org
  3. Ivan Grozdanov e Methody Najdoski. (1995). Proprietà ottiche ed elettriche dei film di solfuro di rame di composizione variabile. Journal of Solid State Chemistry Volume 114, numero 2, 1 febbraio 1995, pagine 469-475. doi.org/10.1006/JSSC.1995.1070
  4. Centro nazionale per le informazioni sulla biotecnologia. (2019). Rame solfuro (CUS). Database PubChem. CID = 14831. Recuperato da: pubchem.NCBI.Nlm.NIH.Gov
  5. Peter a. Ajibade e nandipha l. Botha. (2017). Proprietà di sintesi, ottica e strutturale
  6. di nanocristalli di solfuro di rame da precursori a molecola singola. Dipartimento di Chimica, Università di Fort Hare, borsa privata X1314, Alice 5700, Sudafrica. Nanomateriali, 7, 32.
  7. Collaborazione: autori ed editori dei volumi III/17E-17F-41c (S.F.). Solfuri di rame (Cu2s, struttura cristallina Cu (2-X) S), parametri Latice. In: Madelung o., Rössler u., Schulz m. (a cura di) elementi non tetraedralmente legati e composti binari i. Landolt-Börnstein-Group III Condensated Matter (dati numerici e relazioni funzionali in scienza e tecnologia), vol 41c. Springer, Berlino, Heidelberg.
  8. Momtan, f., Vafaei, a., Ghaedi, m. et al. Coreano J. Chimica. Eng. (2018). Applicazione di nanoparticelle di rame solfuro caricato a carbone attivo per l'adsorbimento simultaneo dei coloranti a termine: metodologia della superficie di risposta. 35: 1108. doi.org/10.1007/S11814-018-0012-1
  9. Goel, s., Chen, f., & Cai, W. (2014). Sintesi e applicazioni biomediche di nanoparticelle di solfuro di rame: dai sensori ai teranostici. Piccolo (Weinheim an der Bergstrasse, Germania), 10 (4), 631-645. Doi: 10.1002/SML.201301174